硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)硅(gui)(gui)(gui)和(he)氧(yang)(yang)原(yuan)子(zi)(zi)交替構(gou)成(cheng),硅(gui)(gui)(gui)原(yuan)子(zi)(zi)上通(tong)(tong)常連(lian)有(you)兩個有(you)機基(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。普通(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)主(zhu)要由(you)含(han)甲基(ji)(ji)和(he)少(shao)量乙(yi)烯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)氧(yang)(yang)鏈節(jie)組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)、低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng),三氟丙(bing)基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)引入(ru)則可(ke)(ke)提高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐溫及耐油性(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)耐低(di)溫性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好,一般在(zai)-55℃下仍能(neng)(neng)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)。引入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)性(xing)(xing)能(neng)(neng)也很突出,在(zai)180℃下可(ke)(ke)長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo)(zuo),稍高(gao)(gao)于(yu)200℃也能(neng)(neng)承受數(shu)周(zhou)或更長(chang)時間仍有(you)彈性(xing)(xing),瞬時可(ke)(ke)耐300℃以上的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)(yang)氣透過率在(zai)合(he)成(cheng)聚合(he)物中(zhong)是(shi)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)。此(ci)外,硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)還具有(you)生理惰性(xing)(xing)、不會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)(de)突出特性(xing)(xing),因(yin)此(ci)在(zai)醫用領域應用廣泛。
主要品種
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)分類的(de)方法很多,通常按(an)固化前的(de)形態分為固體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分為室(shi)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao);按(an)所用(yong)(yong)單體(ti)的(de)不同,可分為甲(jia)基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao),甲(jia)基苯基乙烯基硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)等;按(an)性能和用(yong)(yong)途的(de)不同又可分為通用(yong)(yong)型(xing)、超(chao)耐低(di)溫(wen)型(xing)、超(chao)耐高(gao)溫(wen)型(xing)、高(gao)強力型(xing)、耐油型(xing)、醫用(yong)(yong)型(xing)等等。
發展史
硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)早期是由美國(guo)(guo)(guo)以三氯化(hua)鐵(tie)為(wei)催(cui)化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)產品問(wen)世。1948年(nian)(nian),采(cai)用(yong)高比表面積的(de)氣(qi)相法白(bai)炭黑補強的(de)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)性(xing)能躍(yue)升到(dao)實用(yong)階段,奠(dian)定了現代硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產技術的(de)基礎。從二(er)(er)甲基二(er)(er)氯硅(gui)烷合(he)成(cheng)開(kai)始生(sheng)產硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)國(guo)(guo)(guo)家有美國(guo)(guo)(guo)。俄羅斯、德(de)國(guo)(guo)(guo)、日(ri)本、韓國(guo)(guo)(guo)和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)等。中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化(hua)研究始于1957年(nian)(nian),多家研究所(suo)和企業(ye)陸(lu)續(xu)開(kai)發出各種硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)生(sheng)產能力為(wei)135千(qian)噸,其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)100千(qian)噸。
高溫硫化硅橡膠
高溫硫(liu)(liu)化(hua)硅橡膠(jiao)是(shi)(shi)(shi)指聚(ju)硅氧烷(wan)(wan)變成(cheng)彈性體(ti)的(de)過程是(shi)(shi)(shi)經過高溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)型的(de)。它主要以高分子量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙烯(xi)基(ji)硅氧烷(wan)(wan)為(wei)生(sheng)膠(jiao),混入補強填料、硫(liu)(liu)化(hua)劑等,在加熱加壓下硫(liu)(liu)化(hua)成(cheng)彈性體(ti)。硅橡膠(jiao)的(de)補強主要是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭(tan)黑,可使硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)的(de)強度增加數十(shi)倍。有時(shi)為(wei)了降低成(cheng)本或改善膠(jiao)料性能及賦予(yu)硫(liu)(liu)化(hua)膠(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加入相應的(de)各(ge)種(zhong)添加劑。硫(liu)(liu)化(hua)劑是(shi)(shi)(shi)各(ge)種(zhong)有機過氧化(hua)物(wu)或加成(cheng)反應催(cui)化(hua)劑。
加(jia)工成(cheng)型(xing)方法(fa)如(ru)圖所(suo)示。一(yi)次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)高分子鏈的(de)(de)(de)交聯(lian)反應(ying);二次(ci)硫化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)進行(xing)補充交聯(lian)、驅除硫化(hua)(hua)劑分解產物和(he)其(qi)他揮發性化(hua)(hua)合物以穩定硫化(hua)(hua)膠(jiao)的(de)(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)(de)設(she)備有開放(fang)式(shi)煉膠(jiao)機(ji)、捏合機(ji)及(ji)真(zhen)空(kong)密煉機(ji)。
主要性能
(1)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特征(zheng)是(shi)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖(sui)然常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是(shi)天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但(dan)在(zai)(zai)200℃以上的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈(dan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無(wu)明顯(xian)變化。(2)低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表(biao)明其低溫(wen)(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優異。這對(dui)航(hang)空(kong)、宇(yu)航(hang)工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及紫外線(xian)等十分穩(wen)定,在(zai)(zai)不(bu)加(jia)任何添加(jia)劑(ji)(ji)的(de)(de)情況下(xia)(xia),就具(ju)(ju)有優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有優異的(de)(de)絕緣(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非常(chang)(chang)(chang)好。(5)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差(cha),但(dan)在(zai)(zai)150℃的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)和-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia),其物理(li)機(ji)械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優于通(tong)用(yong)(yong)(yong)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有中(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶劑(ji)(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體(ti)透過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空(kong)氣、氮、氧(yang)、二(er)氧(yang)化碳等氣體(ti)的(de)(de)透氣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天(tian)然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao)(gao)出30-50倍。(8)生理(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無(wu)毒(du),無(wu)味(wei),無(wu)嗅(xiu),與人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有抗凝(ning)血(xue)作用(yong)(yong)(yong),對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非常(chang)(chang)(chang)少。特別適合作為醫用(yong)(yong)(yong)材(cai)料。
硅橡膠的用量
據中國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業協會(hui)統計,2012年(nian)(nian),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛和(he)(he)1930.64萬(wan)輛,同比分別增(zeng)長4.63%和(he)(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)用量約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根(gen)據觀研(yan)天(tian)下的(de)(de)(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)加有機(ji)(ji)硅材料在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件方面(mian)的(de)(de)(de)用量,可以(yi)大(da)(da)幅度(du)提(ti)(ti)高汽(qi)車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)安全性(xing)能,因此(ci),汽(qi)車(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量和(he)(he)單車(che)(che)(che)(che)用量水平的(de)(de)(de)提(ti)(ti)高都將推動(dong)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)工業對硅橡(xiang)膠(jiao)需求的(de)(de)(de)增(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵(li)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨(dang)政(zheng)機(ji)(ji)關公務用車(che)(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)(che)型目(mu)錄(征求意(yi)見稿)》為自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌擴大(da)(da)在(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)(de)市場份額,為改變目(mu)前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以(yi)合(he)資(zi)品(pin)(pin)(pin)牌產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)為主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)局面(mian)提(ti)(ti)供(gong)了(le)保障。促進(jin)自(zi)主(zhu)(zhu)(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌發展(zhan),國(guo)產(chan)(chan)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)業的(de)(de)(de)繁(fan)榮將為汽(qi)車(che)(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)(de)(de)應用提(ti)(ti)供(gong)有力(li)保障。預測未(wei)來(lai)3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫化硅橡(xiang)膠(jiao)在(zai)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)行業將以(yi)年(nian)(nian)均20%增(zeng)長。
此外(wai),硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)非石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),約占非石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)消費(fei)量的(de)(de)(de)(de)98%。但(dan)因為石(shi)(shi)油(you)(you)價格的(de)(de)(de)(de)大幅(fu)上漲,同(tong)(tong)時(shi)我(wo)國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原料(liao)有(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)方面(mian)取得(de)突破,有(you)機硅(gui)單體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國(guo)(guo)公(gong)司壟斷(duan),但(dan)目前我(wo)國(guo)(guo)已(yi)發(fa)展(zhan)成為全球有(you)機硅(gui)單體第1大國(guo)(guo),這(zhe)2個方面(mian)原因使硅(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)價格從(cong)2011年起開(kai)始(shi)低于石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),僅約為大宗石(shi)(shi)油(you)(you)基橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成為廉價的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao),并開(kai)始(shi)大規模替代石(shi)(shi)油(you)(you)基合(he)(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。這(zhe)將極大拓(tuo)展(zhan)有(you)機硅(gui)產(chan)業的(de)(de)(de)(de)市場空(kong)間,同(tong)(tong)時(shi)將帶動(dong)硅(gui)油(you)(you)、硅(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)樹(shu)脂等其他有(you)機硅(gui)產(chan)品的(de)(de)(de)(de)消費(fei)。